Determination of the bending twisting coupling potential of composite materials via digital image correlation and its implementation in wind turbine blades
Kompozit malzemelerde eğilme burulma etkileşiminin sayısal görüntü bağıntı ile belirlenmesi ve rüzgar türbin kanatlarında uygulanması
- Tez No: 474967
- Danışmanlar: PROF. DR. ALTAN KAYRAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 175
Özet
Bu tez çalışmasında, rüzgar türbin kanatlarındaki eğilme-burulma etkileşiminin rüzgar türbin sisteminde yük azaltımı, güç üretimi ve yapısal performansa olan etkisinin incelenmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, kompozit malzemelerdeki eğilme burulma etkileşimi potansiyellerinin Sayısal Görüntü Bağıntı (SGB) ve sonlu elemanlar modelleriyle karşılaştırmalı analizleri ile belirlenmesi ve elde edilen nümerik ve deneysel çalışmanın rüzgar türbin kanatlarında malzeme seçimi ve fiber açı konfigürasyonlarının bütün rüzgar türbin sisteminde yük azalımı sağlanması amacıyla güvenilir bir veri tabanı oluşturulması hedeflenmiştir. Nümerik ve deneysel çalışmalarda, kompozit malzemelerdeki eğilme burulma etkisi, rüzgar türbin kanatlarındaki flanş bölgesine benzerlik gösteren kompozit plaka ve kutu kirişler kullanılarak incelenmiştir. Sonlu elemanlar analizlerinde doğrulanmış sonuçlar elde etme amacıyla, cam-elyaf ve karbon-elyaf ortotropik malzeme özellikleri SGB sistemi ve gerinim ölçerlerin kullanılması ile uluslararası test prosedürleri takip edilerek saptanmıştır. SGB sistemi ve sonlu elemanlar modeli kullanılarak elde edilen sonuçlar kıyaslanmış ve malzeme ve fiber açı konfigürasyonu seçiminin eğilme burulma etkileşimleri üzerindeki etkisini yansıtan bir veri tabanı yaratılmıştır. Bu çalışma neticesinde, tasarlanan eğilme burulma etkileşimli kanatlarda kullanılan malzeme ve fiber açı aralığı belirlenmiştir. Rüzgar türbin elemanlarında eğilme burulma etkileşimi etkisi nedeniyle meydana gelen yük azalımı, güç üretimi ve yapısal performansı incelemek için, tasarlanan eğilme burulma etkileşimli kanatlara sahip rüzgar türbin modelleri çok kütleli dinamik kodda yaratılmıştır. Farklı malzeme ve fibar açı seçimlerinden ötürü oluşan eğilme burulma etkileşimi, rüzgar türbininin gerçek çalışma koşullarında, 6 farklı türbülanslı rüzgar altında incelenmiştir. Bu çalışma sonucunda, eksendışı yerleştirilen katmanlar ile kanatlarda oluşturulan eğilme burulma etkileşiminin rüzgar türbininin kritik noktalarında yük azalımına kayda değer aleyhte durum oluşturmadan katkı yaptığı saptanmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the main objective is to investigate the effect of bending-twisting coupling in composite wind turbine blades on the load alleviation, power generation and structural performance of the wind turbine system. For this purpose, experimental and numerical study is initially conducted to determine the bend-twist coupling potentials of composite materials. Bending-twisting behavior of composite materials are determined through a comparative study via the Digital Image Correlation (DIC) system and the finite element analysis, and the outcome of the numerical and experimental study is utilized to form a basis on the selection of material and fiber angle configuration for wind turbine blade designs with the purpose of load alleviation in the whole wind turbine system. Experimental and numerical study of the bending twisting coupling behavior of composite materials is performed on composite plates and box beams which simulate the flange region in wind turbine blades in much smaller scale. In order to validate the results of the finite element analyses, orthotropic properties of E-Glass and Carbon materials are determined through following several international tensile test procedures via DIC system and strain gage application. Bend-twist coupling potentials determined by the DIC system and the finite element analyses are compared, and a reliable database for the effect of bend-twist coupling due to different materials and different fiber angle orientations is generated. Based on this study, material selection and off-axis fiber angle range to be utilized in the bend-twist coupled turbine blade designs are determined. Wind turbine models with designed bend-twist coupled blades are set up in a multi-body dynamic code with the aim of investigating and comparing the effect of bend-twist coupling on the load reduction in subcomponents of turbine system and on the power generation and structural performance of the wind turbine system. The effect of bend-twist coupling due to different composite materials and fiber angle orientations in turbine blades is examined under realistic working scenarios with six different turbulent wind profiles. In overall, results show that the bending twisting coupling effect in the wind turbine blades contribute to the reduction in loads at the critical points in the whole turbine system without significant disadvantages.
Benzer Tezler
- Gemilerde bünyesel titreşimlerin incelenmesi
An investigation on the structural vibration behaviour of ships
REYHAN ÖZSOYSAL
Doktora
Türkçe
2004
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ALİ İHSAN ALDOĞAN
- Deneysel ve modelleme yöntemleri ile poliüretan filmlerdeki pürüzlülük ve kristalinitenin fibrinojen adsorpsiyonu üzerindeki etkilerinin belirlenmesi
Determining the effects of roughness and crystallinity on fibrinogen adsorption on polyurethane films with experimental and modeling methods
GİZEM KELEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE ÖZGE KÜRKÇÜOĞLU LEVİTAS
- A Method of load increments for elastic-plastic analysis of grid systems and determination of collapse loads of reinforced concrete slabs
Düzlemine dik yükler etkisindeki düzlem sistemlerin elastoplastik hesabı için bir yük artımı yöntemi ve betonarme döşemelerin göçme yüklerinin belirlenmesi
ALMILA ERÖZ
- İnce çeperli çubukların eğilme ve burulması
Başlık çevirisi yok
BAHADIR UĞURLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. CENGİZ DÖKMECİ
- Beton dolgulu CTP kompozit kirişlerin eğilme performansını ve tasarımını etkileyen parametrelerin belirlenmesi
Determination of the parameters affecting the bending performance and design of concrete-filled GFRP composite beams
AHMAD SHAYAN SHARIFI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TUNA ÜLGER
